潍坊“未来之家”

图1 潍坊“未来之家”

项目概况

潍坊“未来之家”位于潍坊市滨海经济技术开发区海河路与银海大街交叉口东北角衡山镇内，总建筑面积2287m²，其中地上1718m²，地下569m²。建筑总高度13.2米，地上3层，地下1层。建筑体型系数0.26。

该项目为剪力墙结构体系，按7度烈度设防，耐火等级二级，设计使用年限50年。工程投资1190万元，建设周期12个月。

项目由潍坊市建设工程施工图审查中心建设开发，主要用于高能效建筑和智能化家居展览、示范。表1列出了潍坊“未来之家”的主要参建单位。

表1 潍坊“未来之家”主要参建单位

该项目初始设计方案并非为被动式低能耗建筑。因此在立项之初，在建筑的主体结构已基本完成的情况下，项目组的工作重点落在自普通建筑向被动式低能耗建筑转变的技术方案变更讨论上，一是要保证在已建成的主体结构上实现气密层和保温层的完整性和连续性，二是要在建筑的各个节点上严格实现无热桥设计。

在中德双方专家、项目建设单位、设计单位以及施工单位等多方的共同努力下，经过反复讨论和现场磨合，该项目现已顺利按照被动式低能耗建筑标准建成。

建筑技术方案

1 外围护结构做法

建筑的地下一层、地上三层和阁楼层均处于被动式保温范围内，实施被动式技术处理的建筑面积为2234m²。

外墙、屋面、地下室底板、地下室外墙的保温材料分别为200mm厚石墨聚苯板、250mm厚石墨聚苯板、150mm厚挤塑聚苯板、150mm厚泡沫玻璃复合50mm厚挤塑聚苯板，传热系数分别达到了0.15 W/(m²∙K)、0.12 W/(m²∙K)、0.18 W/(m²∙K)和0.20 W/(m²∙K)。

外门窗采用塑钢框体，透明部分采用中空复合真空玻璃方案（5钢化Low-E+28Ar+5半钢化+0.15V+5半钢化），整窗的传热系数达到0.8 W/(m²∙K)，透明部分的太阳能得热系数g值为0.47。

表2 潍坊“未来之家”外围护结构的

主要技术参数

2 断热桥处理

（1）锚栓处理。本项目外墙外保温系统未能采用系统供应商产品，自行采购锚栓无法达到断热桥的效果。采用下述方式解决普通锚栓的热桥影响：在外层石墨聚苯板上用开孔器开直径与锚栓托盘直径相同、深度为50mm的圆柱型空洞，在圆孔中用冲击钻钻孔至基层混凝土50mm处，吹出灰尘后用B1级聚氨酯发泡剂由内侧到外侧发泡填充锚栓孔洞，将锚栓打入已用聚氨酯充分发泡的锚钉孔内，再用圆形石墨聚苯板盖板将锚栓托盘处封堵密实，以降低锚栓产生的热桥效应。

图2 电钻钻孔后用Ｂ１级聚氨酯发泡剂由内侧到外发泡填充锚栓孔洞

图3 用圆形保温盖板将锚栓托盘处封堵密实

（2）项目北侧的疏散楼梯外门原设计两道门：防盗门在外侧、被动门在内侧，两层门之间存在热桥难以解决。经多次论证，确定使用两层20mm厚的真空绝热板错层粘贴，覆盖裸露的外墙且覆盖被动门的门框，解决了两道门之间的热桥问题。

（3）雨水管、露台护栏、太阳能支架等部分采用常规的断热桥处理。

3 气密性处理

为保证达到被动式低能耗建筑的气密性要求，外墙及屋面内表面全部抹灰，外挂式安装门窗均内侧粘接防水隔汽膜、外侧粘接防水透汽膜。所有出外墙、屋面的设备管道、卫生间排气道、厨房烟道均做内侧粘接防水隔汽膜、外侧粘接防水透汽膜的气密性处理。

4 隔声处理

楼地面采用6mm厚减振隔声垫，用于建筑楼面的减振隔声。给排水管用橡塑海绵进行隔声处理。

关键产品和材料

该项目的保温材料选用哈尔滨宏盛集团生产的石墨聚苯板，该产品四周有矩形插接企口，内外表面按一定模数有均匀分布的燕尾槽，增加粘接砂浆与基层的粘接力，表观密度为30kg/m³，传热系数0.032W/(m∙K)，燃烧性能等级为B1级。

该项目门窗型材采用德国瑞好86系列型材，有较好的抗温度变形能力。玻璃采用青岛亨达玻璃科技有限公司生产的（5钢化Low-E+28Ar+5半钢化+0.15V+5半钢化）真空复合中空玻璃。五金件采用德国格屋产品。

楼地面采用北京浩瑞诚业新型建材有限公司生产的减振隔声垫，用于建筑楼面的减振隔声。

项目太阳能系统采用潍坊滨海科创公司的建筑太阳能一体化系统，充分利用太阳能，为潍坊“未来之家”提供生活热水，有效地降低了一次能源消耗，达到节能减排的目的。

智能家居方案采用浪潮集团以德国施勒公司智能系统优化升级而成的智能家居方案，集中展示了中央处理化平台、门禁、智能安防、智能照明、家电智能控等系统的集成运行，为家居生活提供智能化的服务。

表3 潍坊“未来之家”关键产品和材料供应商

设备技术方案

该建筑的主要使用功能为家居展示，因此具有人员流动性大、冷热负荷不稳定的特点。

项目采用分区域变风量控制的全热交换新风空调一体机，室外新鲜空气在新风机内与室内回风进行热交换，实现第一阶段的温度处理，然后通过空调机进行第二阶段的精确调温后进入室内。

建筑分东、西两户，每户采用两套一拖二的多联方式，每户每层设置一台天花板内置式全热交换新风空调一体机室内机组；在建筑东、西两边三层露台处各设置一台8匹（制冷量为25.2kW）和一台10匹（制冷量为28kW）的全热交换新风空调一体机室外机组；每个房间或区域单独控制，具有能量输出无级调节功能，实现按需输出。

新风通过送风支管送至各房间，过道或公共区域集中回风，回风经全热交换设备进行能量回收后，通过排风管道将废气排至室外。所有热回收新风机组均采用卧式暗装，安装于吊顶空间内。

根据空间布局对冷量的需求，由一台10匹的外机联接负一层和一层的室内机；一台8匹的外机联接二层和三层的室内机。新风系统布置、设备机组分布如图4、图5所示，设备选型如表4所示。

图4 新风系统布置图

图5 设备机组分布图

表4 设备选型表

一体机采用SoEX-ERV全热交换器，制热工况显热交换效率75%，全热交换效率67%；制冷工况显热交换效率68%，全热交换效率60%；额定功率200W。

该全热交换器机芯由采用了纳米技术、具有无孔结构、属于亲水聚合物的膜材料制成。水分子由电荷到电荷的传递模式通过膜的两侧，并以蒸汽形式传递水分子，以调节室内湿度；气流间隔层的独特设计使空气中的颗粒物从芯块中“翻滚”而出，从而防止阻塞，并使芯块内部无颗粒物聚集，机芯寿命长达15年以上；膜材料表面的酸性基团防止生物滋生并淤积于膜表面，减少环境霉变，大幅提升室内空气品质。

新风空调系统配有智能控制设备，根据室内温度、湿度、CO2浓度，采用分时分区的方式控制室内的新风量和排风量，并可实现监测数据远程实时读取。

建筑能源需求技术指标

考虑到该建筑作为家居展示馆的实际用途，认为每日8:00-18:00为正常运营时间。采暖期运营时间室内设定温度为20°C，非运营时间室内设定温度为15°C；制冷期运营时间室内设定温度为26°C，非运营时间不人为控制室内温度。

采用逐时的热平衡计算方法进行能耗分析，以11月1日至次年4月6日作为采暖计算期（共计157天），该项目的采暖需求为9.91kWh/(m²∙a)；以6月1日至8月31日作为制冷计算期（共计92天），该项目的制冷需求为10.94kWh/(m²∙a)。

将采暖、制冷、通风和除湿、照明、生活热水、家用电器六部分能耗全部考虑在内，该项目的终端能源需求、总一次能源需求、CO2排放量分别为33.98kWh/(m²∙a)、101.95kWh/(m²∙a)和33.89kg/(m²∙a)，符合被动式低能耗建筑节能设计标准。

表5 建筑能源需求计算条件

表6 建筑能源需求技术指标

表7 采暖期能量得失平衡

图6 采暖需求构成分析图

表8 制冷期能量得失平衡

图7 制冷需求构成分析图

表9 潍坊“未来之家”一次能源需求指标及CO2排放分析结果

气密性及红外热像检测

2014年11月26、27日，12月2日、3日、9日，2015年1月26日，山东省建筑科学研究院在项目现场对单个房间及建筑物整体的气密性进行了检测。在室内外压差50Pa的检测条件下，正压、负压条件下建筑物整体换气次数的检测结果均为0.19h^-1，符合被动式低能耗建筑室内外压差50Pa的条件下，每小时换气次数不超过0.6次的规定要求。

2015年3月15日，德国能源署、住房和城乡建设部科技与产业化发展中心专家在凌晨四点、室内外温差适宜的条件下，对项目进行了红外热成像检测，检验了项目的保温隔热性能及断热桥效果。

项目质量标识

2015年3月25日，在“第十一届国际绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会”上，住房和城乡建设部科技与产业化发展中心文林峰副主任与德国能源署执行主任Ulrich Benter Busch先生共同为潍坊市建设工程施工图审查中心颁发了潍坊“未来之家”的中德合作高能效建筑—被动式低能耗建筑质量标识。

该标识从“未来之家”的总体能效性能、一次能源需求、围护结构设计、用能设备参数四个方面对项目作了全面细致的评价，展示了其能效水平与我国现行节能建筑标准的对比情况，并给出该项目能效等级为A级的综合评价。

图8 潍坊“未来之家”被动式低能耗建筑质量标识

专家点评

本项目的建造时间为2013年8月至2015年3月。2014年9月，在本项目结构主体完工时，建设单位决定将其作为中德合作高能效建筑的示范项目，按照被动式低能耗建筑标准建造。

因此在立项之初，在建筑的主体结构已基本完成、难以从结构上进行大幅度改动的情况下，项目组的工作重点落在自普通建筑向被动式低能耗建筑转变的技术方案变更讨论上，这意味着，一是要保证在已建成的主体结构上实现气密层和保温层的完整性和连续性；二是要在建筑的各个节点上严格实现无热桥设计。

一方面，这给被动式技术的实施带来了一定的难度；但是另一方面，也给项目组带来了一个类似于对既有建筑进行被动式低能耗建筑改造的实践机会。

在中德双方专家、项目开发单位、设计单位以及施工单位等多方的共同努力下，经过反复讨论和现场磨合，该项目顺利按照被动式低能耗建筑标准建成。